第一章 四、电容器

1748年的一个晴朗的日子,在巴黎圣母院前有一场大型“魔术”表演,观众是法国国王路易十五的王室成员和大臣们。

 “魔术师”诺莱特(A.J.A.Nollet,1700-1770)调来700个修道士,让他们手拉手站成一排,全长约300 m,队伍十分壮观。装着水的大玻璃罐内有一根金属引线通到外面,与一个迅速转动并受到摩擦的大玻璃圆盘相连。随着诺莱特一个手势,排在最前面的修道士用手握住了从瓶口引出的金属线。一瞬间,700个修道士几乎同时惊叫着跳了起来,在场的人无不目瞪口呆。

图1.4-1
图1.4-1 众僧齐跃

原来这是一场大规模的“电震实验”。玻璃大圆盘是起电机的一部分,而那个神奇的大玻璃罐,是一个能将电荷储存起来的“莱顿瓶”。

电容器

莱顿瓶是最早出现的电容器(capacitor。电容器是储存电荷的装置。

电容器是电气设备中的重要元件,在实际中有广泛的应用。打开收音机、电视机、计算机等电子设备的外壳,在线路板上可以看到各种各样的元件,其中就有电容器。

图1.4-2
图1.4-2 平行板电容器
图1.4-3
图1.4-3 电容器的符号

在两个正对的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——电介质(dielectric,就形成一个最简单的电容器,叫做平行板电容器。两个金属板是电容器的两个极板(plate)。把一个纸介质电容器拆开后就会看到,它是由绝缘纸和金属箔叠在一起卷成的(图1.4-4)。实际上,两个彼此绝缘而又互相靠近的导体,都可以组成一个电容器。

图1.4-4
图1.4-4 纸介质电容器的结构

把电容器的一个极板与电池组的正极相连,另一个极板与电池组的负极相连,就能使两个极板分别带上等量的异种电荷。这个过程叫做电容器的充电

充电后的电容器两个极板上,分别带有等量异号电荷(图1.4-5)。由于两极板相对且靠得很近,正负电荷互相吸引。电容器以这种方式储存电荷。

图1.4-5
图1.4-5 电容器能存储电荷(示意图)

照相机的闪光灯,在不到\(\frac{1}{{1000}}\)s的短暂时间内发出强烈闪光,瞬时电流很大,各种电池都不能承受。在实际中,常常用电容器帮助闪光灯实现它的功能。拍照前先用较长的时间(一般是几秒)给电容器充电,拍照时触发闪光灯,使电容器通过灯管放电,发出耀眼的白光。然后电源又给电容器充电,为下次闪光做准备。

图1.4-6
图1.4-6 照相机的闪光灯
图1.4-7
图1.4-7 各种电容器
图1.4-8
图1.4-8 可变电容器。两组铝片之间是互相绝缘的,动片旋入得越多,正对面积越大,电容也就越大。

电容器的电容

电容器带电时,两个极板间有电压。在一定的电压下,不同电容器的极板上储存的电荷有多有少,也就是电容器的电容有大有小。

一般来说,电容器极板的正对面积越大、极板间的距离越近,电容器的电容就越大。极板间电介质的性质也会影响电容器的电容量。

在国际单位制中,电容的单位是法拉(farad,简称,符号是F。法拉这个单位太大,实际上常用较小的单位:微法(μF)和皮法(pF)。它们的关系是

1 μF=10-6 F

1 pF=10-12 F

问题和练习

1.找来几个常见的电容器,了解它们的用途及外面所写符号、数字的意义。

2.图1.4-9中几个电容器的电容各是多少?

图1.4-9
图1.4-9 这几个电容器的电容各是多少?

3.请说出你家里的哪几种家用电器中有电容器。

4.关于雷电的利用,你有什么“异想天开”的建议?

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发布时间:2017/9/7 下午10:08:00  阅读次数:697

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